この記事でわかること
- 半導体関連工場で粉体・粒体の搬送を考える際の基本的な考え方
- 粉体・粒体の回収・移送・投入で人力作業が残りやすい工程
- 袋・フレコン等から設備へ材料を移送する方法
- 設備周辺へこぼれた材料を回収する方法
- 設備下部・狭所に堆積した粉体・粒体を回収する方法
- 製造工程等から発生する粉状・粒状の残材・廃材を搬送する方法
- 空気搬送機「ジェクター」を既存設備へ組み込む考え方
- 長距離・高所搬送を検討する際のポイント
- 半導体関連工場で特に確認したい清浄度・コンタミネーション・安全面
- 導入前に実際の材料で搬送テストを行う重要性
はじめに
半導体関連の工場というと、
- ウェハ製造
- 成膜
- エッチング
- 洗浄
- 検査
など、高度に自動化・管理された製造工程をイメージする方も多いでしょう。
一方、工場全体を見ると、
原材料の取り扱い
設備への材料供給
設備周辺の清掃
残材・廃材の回収
保全作業
材料メーカー側での製造・供給
など、製造工程そのものとは別の場所にもさまざまなハンドリング作業があります。
その中で粉体・粒体を扱っている場合、
「袋から設備へ投入している」
「フレコンから別設備へ移している」
「設備周辺へこぼれた材料を人が回収している」
「設備下の狭い場所に材料が溜まる」
「回収した材料を台車やフォークリフトで別の場所へ運んでいる」
といった人力作業が残っていることがあります。
こうした工程では、
空気の流れを利用して粉体・粒体を吸引し、そのままホース・配管で別の場所へ搬送する「空気搬送」
によって省力化できる可能性があります。
空気搬送機「ジェクター」は、圧縮空気を利用して対象物を吸引・搬送する装置です。
ただし、
「半導体工場だからジェクターを使用できる」
「クリーンルーム内でもそのまま使用できる」
という意味ではありません。
半導体関連設備では、
- 対象物の性質
- 要求される清浄度
- コンタミネーション管理
- 使用可能な材質
- 静電気
- 粉じん
- 危険性
- 周辺設備
など、現場ごとの要求条件を確認する必要があります。
本記事では、半導体関連工場で粉体・粒体を扱う工程に対して、空気搬送による回収・移送・投入の省力化を検討する考え方について解説します。
半導体関連工場では「製造装置の中」だけを見る必要はない
半導体関連工場で搬送設備を検討するとき、
半導体そのものを加工する装置内部
だけを考える必要はありません。
例えば工場全体では、
原材料
↓
保管
↓
供給
↓
製造設備
↓
残材・廃材
↓
回収・処理
というさまざまな物流・ハンドリング工程があります。
材料メーカー・周辺設備メーカーまで含めて考える
対象となるのは半導体製造工場だけではありません。
例えば、
- 半導体関連材料メーカー
- 工場の周辺設備メーカー
- 原材料供給設備
- 廃材・回収設備
- メンテナンス工程
などでも、粉体・粒体を扱う場合があります。
重要なのは「半導体業界か」ではなく「どんな作業をしているか」
ジェクターの使用可否を考えるときには、
「半導体関連工場です」
という情報だけでは判断できません。
例えば、
何を運んでいるのか
↓
どこから
↓
どこまで
↓
どれくらい
↓
現在どうやって運んでいるのか
を確認することが重要です。
改善候補① 粉体・粒体原料の工程間搬送
工場では、
設備A
↓
粉体・粒体
↓
設備B
という工程間搬送が発生することがあります。
現在は容器を介していないか？
例えば、
設備A
↓
容器へ排出
↓
台車・フォークリフト
↓
設備B
↓
再投入
という工程です。
中間容器と運搬が発生する
この場合、
- 容器を準備する
- 材料を受ける
- 満杯になったら交換する
- 運ぶ
- 次設備へ投入する
という複数の作業が発生します。
空気搬送で設備間をつなぐ
対象物の条件が合えば、
設備A
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備B
とすることで、
中間容器や人による運搬工程を減らせる可能性
があります。
「材料を持って移動する」のではなく「材料だけを送る」
人
↓
容器
↓
台車
で移動する代わりに、
材料
↓
ホース内部
↓
次工程
へ搬送する考え方です。
改善候補② 袋から設備への投入
粉体・粒体原料が、
袋
で供給される場合があります。
人が持ち上げて投入している場合
例えば、
袋
↓
作業員
↓
ホッパー
↓
投入
という工程です。
投入位置が高ければ、持ち上げ作業も必要になります。
投入場所まで空気搬送できないか検討
例えば、
原料供給位置
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
ホッパー
という構成です。
投入口の近くまで材料を運ぶ必要を減らす
現在、
袋
↓
台車
↓
製造設備
↓
持ち上げ
↓
投入
している場合には、
原料置場側から搬送できないか
を検討します。
改善候補③ フレコンから設備への投入
大量の粉体・粒体では、フレコン等で材料を扱う場合があります。
例えば、
フレコン
↓
排出口
↓
別容器
↓
設備
という工程です。
フレコンから次設備まで直接搬送
対象物・設備条件が合えば、
フレコン
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
ホッパー・タンク・設備
という構成を検討できます。
中間運搬をなくせる可能性
例えば、
フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
投入
としていた工程を、
フレコン
↓
空気搬送
↓
投入設備
へ変更できれば、中間作業を減らせる可能性があります。
改善候補④ 設備周辺にこぼれた粉体・粒体の回収
製造設備や供給設備の周辺では、
材料投入
移し替え
メンテナンス
などによって、粉体・粒体がこぼれる場合があります。
人力清掃が必要になる
例えば、
床面
↓
粉体
↓
ほうき
↓
ちりとり
↓
袋
という作業です。
吸引ホースで直接回収
ジェクターを利用すれば、
床面
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
回収場所
という方法を検討できます。
「集めてから運ぶ」を減らす
従来、
集める
↓
袋へ入れる
↓
運ぶ
だったものを、
吸引
↓
そのまま搬送
へ置き換えられる可能性があります。
改善候補⑤ 設備下部の堆積物
工場設備の下部には、
人が入りにくい空間
がある場合があります。
例えば、
- 装置下部
- 配管周辺
- 架台下部
- 狭い設備間
などです。
大型清掃設備を入れにくい
設備周辺のスペースが限られている場合、
大型の回収装置を資材の近くまで移動できないことがあります。
ホースで対象物へアクセス
ジェクターでは、
本体
↓
作業しやすい位置
吸引ホース
↓
設備下部
という配置を検討できます。
「人が入る」のではなく「ホースを入れる」
人が体を入れて清掃するのではなく、
吸引ホースだけを回収場所へ入れられる場合があります。
改善候補⑥ ピット・槽などの残留物回収
設備によっては、
ピット
槽
容器
などの内部へ粉体・粒体が残留する場合があります。
上部からホースを入れて回収
例えば、
開口部
↓
吸引ホース
↓
底部の残留物
↓
ジェクター
という方法です。
ただし作業環境の安全管理は別途必要
ピットや槽などでは、
立入
酸欠
その他の現場固有リスク
について、適切な安全管理が必要です。
ジェクターを使用できることと、作業場所そのものの安全性は別に判断する必要があります。
改善候補⑦ 粉状・粒状の残材・廃材の回収
製造・加工・材料供給工程では、
製品にならなかった材料
残留物
回収対象物
などが発生する場合があります。
廃材だけ人力運搬になっていないか？
例えば、
製造設備
↓
残材
↓
容器
↓
人が回収
↓
廃材置場
という工程です。
製品ラインだけでなく残材ラインも見直す
製造工程そのものが高度に自動化されていても、
残材・廃材処理
↓
人力
という場合があります。
こうした工程も省力化の候補になります。
改善候補⑧ 回収物を離れた場所まで搬送
粉体・粒体を回収できても、
その後、
回収場所
↓
処理設備まで50m
などの距離がある場合があります。
一度容器へ受ける必要はない可能性
例えば、
粉体
↓
ジェクター
↓
排出ホース
↓
50m先の回収設備
とできます。
回収と搬送を一連の工程にする
これはジェクターの特徴の一つです。
一般的な回収作業では、
回収
↓
容器
↓
運搬
という工程があります。
ジェクターでは、
回収
↓
搬送
↓
排出
を連続して行えます。
空気搬送機「ジェクター」とは？
ジェクターは、圧縮空気を利用して対象物を吸引・搬送する空気搬送機です。
基本的には、
対象物
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
搬送先
という流れになります。
特徴① 吸引と搬送を連続して行える
ジェクターでは、
吸引
↓
本体へ貯留
↓
満杯になったら移動
という使い方ではなく、
吸引した対象物を排出側へ送り続ける
ことができます。
回収先まで直接送る
そのため、
床面
↓
ジェクター
↓
回収設備
とできます。
特徴② ホースで離れた場所へアクセス
設備下や狭所などへ、
大型設備
↓
入らない
場合でも、
吸引ホース
を入れられる可能性があります。
特徴③ 長距離搬送
ジェクターでは条件によって、
排出側200m程度
の長距離搬送が可能なケースがあります。
例えば建屋内の別エリアへ
設備周辺
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
離れた回収設備
という使い方です。
特徴④ 高さ方向の搬送
条件によっては、
高さ100m程度
の搬送が可能なケースもあります。
上階の設備への投入
例えば、
1階
↓
ジェクター
↓
上階のホッパー
などの構成を検討できます。
ただし距離・高さは対象物によって変わる
200m・100mという数値が、すべての材料・設備条件で保証されるわけではありません。
実際には、
- 粒径
- 比重
- 搬送量
- 水分
- ホース径
- 曲がり
- 水平距離
- 高低差
などによって能力が変わります。
特徴⑤ 駆動部を持たないシンプルな構造
ジェクターは圧縮空気を利用する構造で、モーターなどの駆動部を持たないシンプルな構造です。
ただし半導体工場での適合性とは別
構造がシンプルであることと、
特定の半導体製造環境で使用できること
は別問題です。
例えば、
材質
表面状態
清浄度
静電気対策
使用環境
などについて個別確認が必要になります。
特徴⑥ 既存設備への組み込みを検討できる
ジェクターは、
吸引ホースによる回収
だけではありません。
例えば、
設備排出口
↓
ジェクター
↓
別設備
という形で、既存設備へ組み込む方法も検討できます。
例えば既存設備下部
設備
↓
粉体・粒体排出口
↓
ジェクター
↓
搬送先
という構成です。
「人が受ける工程」をなくせる可能性
従来、
設備排出口
↓
容器
↓
作業員
↓
別設備
なら、
設備排出口
↓
ジェクター
↓
別設備
へできないか検討します。
半導体関連工場では清浄度・コンタミネーションの確認が重要
半導体製造では、微量の粒子や不純物などが製品品質へ影響する可能性があるため、製造環境では厳格なコンタミネーション管理が行われます。
そのため、
「搬送できる」
だけで採用を判断することはできません。
確認① 使用場所
例えば、
クリーンルーム内部
なのか、
サブファブ
なのか、
原材料関連設備
なのか、
廃材処理エリア
なのかで要求条件は異なります。
確認② 要求される清浄度
設備を使用する場所で、
どの程度の粒子管理
清浄度
が要求されるかを確認します。
確認③ コンタミネーション
例えば搬送設備の、
- 材質
- 摩耗
- 前回搬送物
- ホース
- 接続部
などが対象物へ影響しないかを確認する必要があります。
確認④ 材質
対象物や使用環境によって、
接粉部に使用できる材質
などの指定がある場合があります。
その場合には個別検討が必要です。
確認⑤ 静電気
粉体・粒体の種類や設備環境によっては、静電気への配慮が必要になる場合があります。
確認⑥ 粉じん
細かな粉体では、
飛散
粉じん
についても確認が必要です。
確認⑦ 対象物の危険性
対象物によっては、
- 可燃性
- 反応性
- 有害性
- その他の危険性
を考慮しなければならない場合があります。
「空気搬送できる」と「その現場で使用できる」は別
これは半導体関連工場では特に重要です。
例えば、
ジェクターで物理的には搬送可能
でも、
現場の清浄度
材質要求
安全基準
を満たせなければ使用できません。
搬送可否を確認するポイント① 対象物
最初に、
何を搬送したいか
を確認します。
ポイント② 粒径
例えば、
数μm
数百μm
数mm
など、材料によって大きく異なります。
ポイント③ 嵩密度・比重
同じ体積でも重量が異なれば、搬送条件も変わります。
ポイント④ 含水率
乾燥状態なのか、
水分を含むのか
を確認します。
ポイント⑤ 付着性
例えば、
サラサラ
なのか、
壁面へ付着しやすい
のかで搬送性が変わります。
ポイント⑥ 凝集・固結
細かな粉体では、
まとまる
固まる
場合があります。
固結物が大きくなると、そのまま搬送できない可能性があります。
ポイント⑦ 搬送量
例えば、
数kg/h
なのか、
数百kg/h
なのかで必要設備が変わります。
ポイント⑧ 必要処理時間
例えば、
100kg
↓
10分以内
など、実際の工程上必要な処理能力を確認します。
ポイント⑨ 搬送距離
例えば、
5m
30m
100m
などです。
ポイント⑩ 高低差
同一フロアなのか、
上階へ投入
するのかを確認します。
ポイント⑪ ホース・配管ルート
工場内部には、
製造設備
配管
柱
通路
などがあります。
そのため、直線距離ではなく実際のルートを確認します。
ポイント⑫ 清浄度・設備環境
半導体関連工場では特に重要です。
例えば、
「この材料をこの環境で、この設備を使って搬送してよいか」
まで確認します。
ジェクターが向いている可能性があるのはどんな作業？
例えば、
「毎日、粉体を袋から別設備へ移している」
「設備下に材料が落ちて人が回収している」
「狭い場所の粉体清掃に時間がかかっている」
「回収した材料を別建屋まで台車で運んでいる」
「フレコンからホッパーへ人力で投入している」
「設備排出口から次工程まで直接搬送したい」
といった作業です。
現在の作業工程を書き出す
例えば、
現在：
フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
設備
↓
手投入
とします。
空気搬送による改善案
フレコン
↓
ジェクター
↓
搬送ホース・配管
↓
設備
です。
別の例
現在：
設備周辺
↓
こぼれ粉体
↓
ほうき
↓
袋
↓
台車
↓
回収場所
なら、
改善案：
設備周辺
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
回収場所
です。
「人が何回材料に触れているか」を見る
省力化では、
今の作業を速くする
だけではなく、
中間工程そのものをなくせないか
を見ることが重要です。
例えば5工程を2工程へ
現在、
①集める
②袋に入れる
③持ち上げる
④台車で運ぶ
⑤設備へ投入
なら、
①吸引
②搬送先へ排出
へできないか検討します。
人手不足対策としても検討
工場内で単純な回収・運搬作業が多い場合、
設備化によって、
作業員
↓
より重要な作業
へ配置できる可能性があります。
ただし「自動化すればよい」とは限らない
例えば、
月に1回
数kgだけ
の作業なら、人力の方が合理的な場合もあります。
作業頻度・時間から判断
例えば、
1日1時間
×
年間250日
＝
250時間
なら、省力化を検討する価値が高くなる可能性があります。
既存設備への後付けという考え方
新しい製造ラインを作らなくても、
既存設備の排出口
↓
ジェクター
など、部分的な工程改善を検討できます。
大規模な固定搬送設備を設置しにくい場合
例えば、
スペースが限られている
既存設備を大きく変更できない
使用場所が変わる
といった場合には、ホース・配管を利用した空気搬送が選択肢になることがあります。
工程間搬送にも清掃にも使える
ジェクターは、
「掃除機のように回収する」
だけではありません。
例えば、
回収
工程間搬送
設備への投入
排出口からの移送
など、さまざまな使い方を検討できます。
圧縮空気を利用
ジェクターは圧縮空気で作動します。
供給源として、
- 可搬式コンプレッサー
- 据置型コンプレッサー
- 条件を満たした既設エアー
などを検討できます。
工場内エアーを使う場合
既設の圧縮空気設備があっても、
そのまま使用できるとは限りません。
確認するのは、
- 圧力
- 必要空気量
- 配管径
- 取り出し位置
- 他設備との同時使用
などです。
半導体関連設備ではエアー品質も確認
使用場所や工程によって、圧縮空気側にも品質条件がある場合があります。
そのため、現場側の要求仕様を確認したうえで設備構成を検討します。
導入前には実物による搬送テストを推奨
粉体・粒体の搬送では、
材料名
だけで搬送可否・搬送能力を判断するのが難しい場合があります。
同じ名称でも性状が違うことがある
例えば、
粒径
水分
嵩密度
付着性
などが違えば、搬送状態も変わります。
実際に使用する材料で確認
可能であれば、
実際の現場で搬送したい対象物
を使用してテストします。
搬送テストで確認できること
例えば、
- 安定して吸引できるか
- 必要な搬送量が出るか
- ホース内部へ付着しないか
- 閉塞しないか
- 必要距離を搬送できるか
- 高低差へ対応できるか
- 搬送後の材料状態
- 排出状態
などです。
半導体関連では「搬送できる」だけで終わらせない
さらに、
- 材質要求
- コンタミネーション
- 静電気
- 粉じん
- 清浄度
- 安全性
など、実際の使用環境への適合性を別途確認します。
写真・動画からでも初期検討できる
例えば、
- 対象物
- 現在の回収作業
- 設備排出口
- 搬送先
- 設備周辺
などの写真があると検討しやすくなります。
問い合わせ時に準備するとよい情報
例えば、
搬送したいもの
対象物の名称・性状。
粒径
平均粒径だけでなく最大サイズも確認。
含水率
乾燥・湿潤状態。
発生量・搬送量
kg/hなど。
現在の作業
人力、台車、フレコンなど。
搬送距離
水平距離。
高低差
上方向・下方向。
使用場所
一般工場エリア、設備周辺、その他管理環境など。
要求事項
材質、清浄度、コンタミネーション、安全基準など。
があると初期検討がしやすくなります。
「半導体工場向けの機械」ではなく「現場条件に合わせて検討する搬送機」
ジェクターは、
半導体専用設備
ではありません。
一方で、
粉体・粒体を、
吸引
↓
長距離搬送
↓
設備へ投入
できるという特徴から、半導体関連工場・材料工場などの一部工程で活用できる可能性があります。
まず「人が粉体を動かしている場所」を探す
例えば工場内で、
人が、
集めている
持ち上げている
袋へ入れている
台車で運んでいる
設備へ投入している
粉体・粒体がないか確認します。
そこが空気搬送の検討ポイント
その工程を、
対象物
↓
吸引
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
目的地
へ置き換えられないか考えます。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの機種や基本構造、搬送能力、活用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の製品情報はこちら
まとめ
半導体関連の工場・材料メーカー・設備メーカーでは、工場や工程によって粉体・粒体を扱う作業が存在する場合があります。
例えば、
- 粉体・粒体の工程間搬送
- 袋から設備への投入
- フレコンからホッパー・タンクへの投入
- 設備周辺へこぼれた材料の回収
- 設備下部・狭所の堆積物回収
- 粉状・粒状の残材・廃材回収
- 回収後の長距離搬送
などです。
現在こうした作業を、
人
↓
ほうき・スコップ
↓
袋・容器
↓
台車・フォークリフト
によって行っているのであれば、空気搬送による省力化を検討できる可能性があります。
ジェクターを利用すれば、
対象物
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
回収設備・次工程
と、
回収と搬送を一連の工程として行う
ことができます。
また、
- ホースで狭所へアクセスしやすい
- 条件によって長距離・高所搬送が可能
- 駆動部を持たないシンプルな構造
- 既存設備への後付けを検討できる
- 回収だけでなく工程間搬送・設備投入にも使用できる
といった特徴があります。
一方、半導体関連工場では、
「物理的に搬送できるか」と「その製造環境で使用できるか」を分けて考える
ことが非常に重要です。
特に、
- 対象物の性質
- 粒径・嵩密度
- 含水率
- 付着性
- 搬送量
- 清浄度
- コンタミネーション
- 接粉部材質
- 静電気
- 粉じん
- 対象物の危険性
- 周辺設備
などを確認する必要があります。
そのため、
「半導体工場だから使用できる」
「クリーンルームでも問題なく使用できる」
とは一概に判断できません。
現場・工程・要求仕様ごとの個別検討が必要です。
「半導体関連工場で粉体を人力搬送している」
「設備下にこぼれた材料の回収を省力化したい」
「フレコンから設備へ直接搬送できないか」
「回収した粉体を離れた設備まで送りたい」
「既存設備へ空気搬送機を後付けできるか確認したい」
「実際に使用している材料をジェクターで搬送できるか試したい」
という場合には、お気軽にエコ・ワークまでお問い合わせください。
対象物・現在の作業方法・搬送量・搬送距離・設備環境・要求仕様などを確認し、必要に応じて実際の材料を使用した搬送テストを行いながら、ジェクターを活用できるかを含めて現場に適した回収・搬送方法をご提案いたします。
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